Oscillation and Periodic Motion in Physics

Oscillation refererer til gjentatt frem og tilbake bevegelse av noe mellom to posisjoner eller tilstander. En svingning kan være en periodisk bevegelse som gjentar seg i en vanlig syklus, for eksempel en sinusbølge—En bølge med evig bevegelse som i sving fra side til side av en pendel, eller opp-og-ned bevegelse av en fjær med vekt. En svingende bevegelse oppstår rundt et likevektspunkt eller middelverdi. Det er også kjent som periodisk bevegelse.

En enkelt svingning er en fullstendig bevegelse, enten den er opp og ned eller fra side til side over en periode.

En oscillator er en enhet som viser bevegelse rundt et likevektspunkt. I en pendelur er det en endring fra potensiell energi til kinetisk energi med hver sving. På toppen av svingen er potensiell energi maksimalt, og den energien blir konvertert til kinetisk energi når den faller og drives tilbake opp på den andre siden. Nå igjen på toppen har kinetisk energi falt til null, og potensiell energi er høy igjen, noe som gir retursvingningen. Frekvensen av svingen oversettes via gir for å markere tid. En pendel vil miste energi over tid til friksjon hvis klokken ikke blir korrigert av en fjær. Moderne timepieces bruker vibrasjonene fra kvarts og elektroniske oscillatorer, snarere enn bevegelse av pendler.

En svingende bevegelse i et mekanisk system svinger side til side. Det kan oversettes til en roterende bevegelse (snu seg rundt i en sirkel) av en tapp-og-spalte. Rotasjonsbevegelse kan endres til svingende bevegelse på samme måte.

Et oscillerende system er et objekt som beveger seg frem og tilbake, gjentatte ganger tilbake til sin opprinnelige tilstand etter en periode. På likevektspunktet virker ingen nettkrefter på objektet. Dette er poenget i pendelsvinget når det er i vertikal stilling. En konstant kraft eller en gjenopprettende kraft virker på objektet for å produsere svingende bevegelse.

• amplitude er den maksimale forskyvningen fra likevektspunktet. Hvis en pendel svinger en centimeter fra likevektspunktet før han begynner sin tilbaketur, er svingningsamplituden en centimeter.
• Periode er tiden det tar for en komplett tur / retur med objektet, og går tilbake til sin opprinnelige posisjon. Hvis en pendel starter til høyre og tar ett sekund å reise helt til venstre og et sekund til å gå tilbake til høyre, er perioden to sekunder. Periode måles vanligvis i sekunder.
• Frekvens er antall sykluser per tidsenhet. Frekvens tilsvarer en delt på perioden. Frekvens måles i Hertz, eller sykluser per sekund.

Bevegelsen til et enkelt harmonisk oscillerende system - når gjenopprettingskraften er direkte proporsjonal med den til forskyvning og virker i motsatt retning av forskyvningen - kan beskrives ved hjelp av sinus og kosinus funksjoner. Et eksempel er en vekt festet til en fjær. Når vekten er i ro, er den i likevekt. Hvis vekten trekkes ned, er det en netto gjenopprettingskraft på massen (potensiell energi). Når den frigjøres, får den fart (kinetisk energi) og fortsetter å bevege seg utover likevektspunktet, og får potensiell energi (gjenopprettingskraft) som får den til å svinge ned igjen.

• Fitzpatrick, Richard. "Oscillations and Waves: An Introduction", 2. utg. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Svingninger, bølger og akustikk." New Delhi, India: I.K. International Publishing House, 2010.